Como é que uma válvula de retenção funciona? O guia completo

Já se perguntou como é que um válvula de retenção para evitar desastres dispendiosos de refluxo nos seus sistemas de canalização ou industriais? Estes dispositivos engenhosos bloqueiam automaticamente o fluxo inverso sem qualquer energia ou controlos externos. De facto, as válvulas de retenção evitam milhões de dólares em danos no equipamento todos os anos, permitindo simplesmente que o fluido flua apenas numa direção.

Hoje vou mostrar-lhe exatamente como funcionam os componentes da válvula de retenção, os diferentes tipos disponíveis e como escolher a mais adequada às suas necessidades específicas.

O que é uma válvula de retenção (e porque é que se deve preocupar)?

A situação é a seguinte:

Uma válvula de retenção é basicamente uma porta unidirecional para fluidos. É também designada por válvula anti-retorno ou válvula unidirecional.

E faz exatamente o que o nome sugere - "verifica" a direção do fluxo e só permite o movimento numa direção.

A melhor parte? Funciona automaticamente. Sem eletricidade. Sem operação manual. Sem sistemas de controlo complexos.

É puro génio mecânico.

Pense nisto da seguinte forma: Imagine uma porta que só abre num sentido. Quando se empurra do lado direito, abre-se facilmente. Mas tenta empurrar do lado errado? Não acontece.

É essencialmente isso que uma válvula de retenção faz para o fluxo de líquido ou gás.

O princípio básico de funcionamento (é mais simples do que pensa)

O mecanismo de funcionamento de uma válvula de retenção é surpreendentemente simples.

Tudo se resume a diferencial de pressão.

Quando a pressão de entrada excede a pressão de saída num determinado valor (designado por "pressão de fissuração"), a válvula abre-se. Quando essa relação de pressão se inverte ou iguala, a válvula fecha-se.

Eis o que acontece passo a passo:

1. Modo de fluxo para a frente
A pressão a montante empurra o elemento de fecho da válvula (pode ser um disco, uma esfera ou um diafragma). Quando esta pressão ultrapassa a resistência da válvula, esta abre-se e permite o fluxo.

2. Modo sem caudal
Quando a pressão iguala ou desce abaixo da pressão de fissuração, a gravidade ou uma mola empurra o elemento de fecho de volta para o seu assento. A válvula está agora fechada.

3. Prevenção do fluxo inverso
Se a pressão tentar fluir para trás, na realidade empurra o elemento de fecho com mais força contra a sede, criando uma vedação ainda mais apertada.

Muito inteligente, não é?

Tipos de válvulas de retenção (e quando utilizar cada uma)

Nem todas as válvulas de retenção são criadas da mesma forma.

Diferentes aplicações requerem diferentes designs. Vou explicar os principais tipos:

Válvulas de retenção oscilantes

Estes são os cavalos de batalha do mundo das válvulas de retenção.

Um disco está suspenso numa dobradiça e abre-se com o fluxo para a frente. Quando o fluxo pára ou inverte, a gravidade (e a contrapressão) fecha-o.

Melhor para: Tubos de grande diâmetro, aplicações de baixa queda de pressão, instalações horizontais

Desvantagens: Podem provocar golpes de aríete se fecharem demasiado depressa

Válvulas de retenção de esfera

Em vez de um disco oscilante, estes utilizam uma bola esférica que se levanta do seu assento.

A esfera pode ser de flutuação livre ou de mola. O fluxo para a frente empurra a esfera para cima e para fora. O fluxo inverso (ou a gravidade) empurra-a de volta para baixo para selar.

Melhor para: Fluidos viscosos, aplicações de fluxo vertical, espaços compactos

Desvantagens: Queda de pressão mais elevada do que os tipos swing

Válvulas de retenção com mola

Estes meninos maus utilizam uma mola para ajudar a fechar.

A grande vantagem? Funcionam em qualquer orientação - horizontal, vertical e até de cabeça para baixo. A mola garante um fecho rápido e positivo, independentemente da gravidade.

Melhor para: Qualquer ângulo de instalação, requisitos de fecho rápido, prevenção de golpes de aríete

Desvantagens: Cria uma maior queda de pressão devido à resistência da mola

Válvulas de retenção de elevação

Imagine um pistão que se move para cima e para baixo num cilindro.

É basicamente assim que funciona uma válvula de retenção de elevação. O disco levanta-se diretamente do seu assento quando o fluxo o empurra. É muito semelhante às válvulas de retenção de esfera, mas com um disco guiado.

Melhor para: Aplicações de alta pressão, sistemas de vapor, controlo preciso do fluxo

Desvantagens: Deve ser instalado em orientações específicas

Aplicações no mundo real (onde pode encontrar estas válvulas)

As válvulas de retenção estão literalmente em todo o lado. E quero dizer em todo o lado.

Deixem-me mostrar-vos algumas aplicações comuns:

Em sua casa:

• Linhas de descarga da bomba de drenagem (evita que a água bombeada volte a fluir)
• Aquecedores de água quente (impede que a água quente entre nas linhas frias)
• Sistemas de irrigação (evita que a sujidade e os detritos entrem nas linhas de abastecimento)
• Bombas de poço (mantêm a escorva e evitam o refluxo)

Aplicações industriais:

• Processamento de produtos químicos (evita misturas perigosas de produtos químicos)
• Refinarias de petróleo (protege o equipamento dispendioso do fluxo inverso)
• Centrais eléctricas (mantém a direção do fluxo da água de alimentação da caldeira)
• Tratamento de águas residuais (evita o refluxo das águas residuais)

Utilizações especializadas:

• Dispositivos médicos (fluxo unidirecional em linhas IV e respiradores)
• Automóvel (sistemas de combustível e linhas de travões)
• Sistemas HVAC (controlo do fluxo de refrigerante)
• Sistemas de proteção contra incêndios (mantém a pressão da água)

Problemas comuns (e como os resolver)

Mesmo as melhores válvulas de retenção podem apresentar problemas.

Eis os problemas mais comuns que vejo:

Martelo de água

É aquele "BANG!" alto que se ouve quando uma válvula se fecha.

Acontece quando a água em movimento rápido pára subitamente, criando uma onda de pressão. A solução? Instalar uma válvula de fecho mais lento ou adicionar um para-raios de golpe de aríete.

Tagarelice das válvulas

Se a sua válvula soar como se estivesse a aplaudir, é porque tem tagarelice.

Isto normalmente significa que a válvula está sobredimensionada para o seu caudal. O disco ou a esfera está constantemente a abrir e a fechar em vez de permanecer numa posição.

Fixar: Dimensionar corretamente a válvula ou ajustar os caudais do sistema

Fugas internas

O modo de falha #1 para válvulas de retenção.

Com o tempo, as superfícies de vedação desgastam-se ou são danificadas por detritos. O resultado? A válvula não veda completamente e permite algum refluxo.

Fixar: Manutenção e limpeza regulares, ou substituição da válvula

Preso aberto ou fechado

CorrosãoA acumulação de resíduos, detritos ou minerais pode provocar a colagem do mecanismo da válvula.

Fixar: Lavagem e manutenção regulares, seleção adequada do material para o seu fluido

Práticas recomendadas de instalação (faça isso corretamente na primeira vez)

Quer que a sua válvula de retenção dure? Siga estas dicas de instalação:

1. Verificar a direção do fluxo
Não sei dizer quantas válvulas de retenção ao contrário já vi. Procure a seta no corpo da válvula. Tem de apontar na direção do fluxo.

2. Fornecer tubagens rectas
Instalar com pelo menos 5 diâmetros de tubo reto a montante. Isto assegura um fluxo suave e não turbulento para a válvula.

3. Considerar a orientação
Nem todas as válvulas funcionam em todas as posições. As válvulas de controlo oscilantes têm de ser horizontais. Os tipos com mola são mais flexíveis.

4. Tamanho correto
Uma válvula sobredimensionada faz barulho. Uma válvula subdimensionada cria uma queda de pressão excessiva. Utilize as tabelas de dimensionamento do fabricante.

5. Compatibilidade dos materiais
Certifique-se de que os materiais da sua válvula são compatíveis com o seu fluido. Aço inoxidável para corrosivos, latão para água, ligas especiais para condições extremas.

Conselhos de manutenção (mantenha as suas válvulas a funcionar como novas)

A questão das válvulas de retenção é a seguinte:

São frequentemente esquecidos até falharem. Não cometa esse erro.

Calendário de inspecções regulares:

• Inspeção visual: Mensalmente
• Testes operacionais: Trimestralmente
• Inspeção interna: Anualmente

O que procurar:

• Fugas externas ou corrosão
• Ruídos anómalos durante o funcionamento
• A queda de pressão aumenta
• Sinais de desgaste nas ligações

Manutenção preventiva:

• Lavar os tubos regularmente para evitar a acumulação de detritos
• Exercitar periodicamente as válvulas em sistemas de baixo caudal
• Substituir os vedantes e as sedes desgastados antes de uma avaria total
• Manter registos de manutenção pormenorizados

Escolher a válvula de retenção correta (estrutura de decisão)

Selecionar a válvula de retenção adequada não é uma tarefa difícil. Mas é necessário ter em conta vários factores:

Caraterísticas do fluxo:

• Gama de caudais
• Requisitos de pressão
• Temperaturas extremas
• Propriedades dos fluidos (viscosidade, corrosividade, teor de sólidos)

Restrições de instalação:

• Espaço disponível
• Orientação da tubagem
• Acesso para manutenção
• Tipos de ligação necessários

Requisitos de desempenho:

• Queda de pressão aceitável
• Requisitos de velocidade de fecho
• Tolerância de fuga
• Vida útil prevista

Considerações sobre os custos:

• Preço de compra inicial
• Complexidade da instalação
• Requisitos de manutenção
• Frequência de substituição

Aplicações avançadas e concepções especiais

O conceito básico de válvula de retenção deu origem a inúmeros modelos especializados:

Válvulas de retenção de disco duplo
Utiliza dois discos com mola que se abrem a partir do centro. Super compacto e de fecho rápido.

Válvulas de retenção de disco inclinável
O disco inclina-se num eixo deslocado em vez de oscilar totalmente aberto. Reduz o golpe de aríete, mantendo uma baixa queda de pressão.

Válvulas de bico de pato
Fabricado com elastómeros flexíveis que se parecem com... bem, um bico de pato. Ótimo para lamas e fluidos carregados de sólidos.

Válvulas de pé
Basicamente, uma válvula de retenção com um filtro acoplado. Mantém as linhas de sucção da bomba escorvadas e sem detritos.

Normas e especificações do sector

As válvulas de retenção de qualidade cumprem normas rigorosas:

• API 594/598: Normas do sector petrolífero
• ASME B16.34: Classificações de pressão-temperatura
• MSS SP-61: Requisitos para os ensaios de pressão
• NSF 61: Certificação de segurança da água potável

Verifique sempre se a sua válvula cumpre as normas aplicáveis à sua aplicação.

A linha inferior da operação da válvula de retenção

Então, como funciona uma válvula de retenção?

É extremamente simples - o diferencial de pressão abre-o para o fluxo para a frente e fecha-o automaticamente para evitar o fluxo inverso. Sem alimentação externa, sem controlos complexos, apenas um funcionamento mecânico fiável.

Quer esteja a proteger um compressor de um milhão de dólares ou apenas a evitar que a sua bomba de drenagem ande para trás, compreender o funcionamento da válvula de retenção ajuda-o a selecionar, instalar e manter corretamente estes componentes críticos.

Lembre-se: A válvula de retenção certa na aplicação certa, instalada corretamente e mantida regularmente, proporcionará anos de serviço sem problemas.

Esta é a imagem completa de como funciona uma válvula de retenção - desde os princípios básicos até às aplicações avançadas.